Ο κυματισμός της ισχύος μεταγωγής είναι αναπόφευκτος. Ο απώτερος σκοπός μας είναι να μειώσουμε τον κυματισμό εξόδου σε ένα ανεκτό επίπεδο. Η πιο θεμελιώδης λύση για την επίτευξη αυτού του σκοπού είναι να αποφευχθεί η δημιουργία κυματισμών. Πρώτα από όλα Και η αιτία.
Με το διακόπτη του ΔΙΑΚΟΠΤΗ, το ρεύμα στην αυτεπαγωγή L κυμαίνεται επίσης πάνω-κάτω στην έγκυρη τιμή του ρεύματος εξόδου. Επομένως, θα υπάρχει επίσης ένας κυματισμός που έχει την ίδια συχνότητα με τον διακόπτη στο άκρο εξόδου. Γενικά, οι κυματισμοί του riber αναφέρονται σε αυτό, το οποίο σχετίζεται με την χωρητικότητα του πυκνωτή εξόδου και το ESR. Η συχνότητα αυτού του κυματισμού είναι ίδια με την τροφοδοσία μεταγωγής, με εύρος από δεκάδες έως εκατοντάδες kHz.
Επιπλέον, το Switch χρησιμοποιεί γενικά διπολικά τρανζίστορ ή MOSFET. Ανεξάρτητα από το ποια είναι, θα υπάρχει χρόνος ανόδου και μείωσης όταν είναι ενεργοποιημένος και νεκρός. Αυτή τη στιγμή, δεν θα υπάρχει θόρυβος στο κύκλωμα που είναι ο ίδιος με τον χρόνο αύξησης με τον χρόνο μείωσης ανόδου του διακόπτη, ή μερικές φορές, και είναι γενικά δεκάδες MHz. Ομοίως, η δίοδος D βρίσκεται σε αντίστροφη ανάκτηση. Το ισοδύναμο κύκλωμα είναι η σειρά των πυκνωτών αντίστασης και των επαγωγέων, που θα προκαλέσει συντονισμό και η συχνότητα θορύβου είναι δεκάδες MHz. Αυτοί οι δύο θόρυβοι ονομάζονται γενικά θόρυβος υψηλής συχνότητας και το πλάτος είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερο από το κυματισμό.
Εάν πρόκειται για μετατροπέα AC / DC, εκτός από τους δύο παραπάνω κυματισμούς (θόρυβος), υπάρχει και θόρυβος AC. Η συχνότητα είναι η συχνότητα της τροφοδοσίας εναλλασσόμενου ρεύματος εισόδου, περίπου 50-60Hz. Υπάρχει επίσης ένας θόρυβος συν-λειτουργίας, επειδή η συσκευή ισχύος πολλών τροφοδοτικών μεταγωγής χρησιμοποιεί το κέλυφος ως καλοριφέρ, το οποίο παράγει ισοδύναμη χωρητικότητα.
Μέτρηση κυματισμών ισχύος μεταγωγής
Βασικές απαιτήσεις:
Σύζευξη με παλμογράφο AC
Όριο εύρους ζώνης 20 MHz
Αποσυνδέστε το καλώδιο γείωσης του αισθητήρα
1.Η σύζευξη AC είναι να αφαιρέσει την υπέρθεση τάσης DC και να αποκτήσει μια ακριβή κυματομορφή.
2. Το άνοιγμα του ορίου εύρους ζώνης 20 MHz είναι για να αποτρέψει την παρεμβολή θορύβου υψηλής συχνότητας και να αποτρέψει το σφάλμα. Επειδή το πλάτος της σύνθεσης υψηλής συχνότητας είναι μεγάλο, θα πρέπει να αφαιρείται όταν μετράται.
3. Αποσυνδέστε το κλιπ γείωσης του καθετήρα παλμογράφου και χρησιμοποιήστε τη μέτρηση μέτρησης γείωσης για να μειώσετε τις παρεμβολές. Πολλά τμήματα δεν έχουν δακτυλίους εδάφους. Αλλά λάβετε υπόψη αυτόν τον παράγοντα όταν κρίνετε εάν είναι κατάλληλος.
Ένα άλλο σημείο είναι να χρησιμοποιήσετε ένα τερματικό 50Ω. Σύμφωνα με τις πληροφορίες του παλμογράφου, η μονάδα 50Ω είναι να αφαιρέσει το εξάρτημα DC και να μετρήσει με ακρίβεια το στοιχείο AC. Ωστόσο, υπάρχουν λίγοι παλμογράφοι με τέτοιους ειδικούς ανιχνευτές. Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται η χρήση ανιχνευτών από 100kΩ έως 10MΩ, κάτι που είναι προσωρινά ασαφές.
Τα παραπάνω είναι οι βασικές προφυλάξεις κατά τη μέτρηση του κυματισμού μεταγωγής. Εάν ο αισθητήρας παλμογράφου δεν εκτίθεται απευθείας στο σημείο εξόδου, θα πρέπει να μετρηθεί με στριμμένες γραμμές ή ομοαξονικά καλώδια 50Ω.
Κατά τη μέτρηση του θορύβου υψηλής συχνότητας, η πλήρης ζώνη του παλμογράφου είναι γενικά εκατοντάδες mega έως GHz επίπεδο. Άλλα είναι τα ίδια με τα παραπάνω. Ίσως διαφορετικές εταιρείες έχουν διαφορετικές μεθόδους δοκιμής. Σε τελική ανάλυση, πρέπει να γνωρίζετε τα αποτελέσματα των εξετάσεών σας.
Σχετικά με τον παλμογράφο:
Ορισμένος ψηφιακός παλμογράφος δεν μπορεί να μετρήσει σωστά τους κυματισμούς λόγω παρεμβολών και βάθους αποθήκευσης. Αυτή τη στιγμή, ο παλμογράφος πρέπει να αντικατασταθεί. Μερικές φορές, αν και το εύρος ζώνης του παλιού παλμογράφου προσομοίωσης είναι μόνο δεκάδες mega, η απόδοση είναι καλύτερη από τον ψηφιακό παλμογράφο.
Αναστολή κυματισμών ισχύος μεταγωγής
Για τους κυματισμούς μεταγωγής, θεωρητικά και πραγματικά υπάρχουν. Υπάρχουν τρεις τρόποι για να το καταστείλεις ή να το μειώσεις:
1. Αυξήστε την αυτεπαγωγή και το φιλτράρισμα του πυκνωτή εξόδου
Σύμφωνα με τον τύπο της τροφοδοσίας μεταγωγής, το μέγεθος της διακύμανσης του ρεύματος και η τιμή της επαγωγής της επαγωγικής επαγωγής γίνονται αντιστρόφως ανάλογα και οι κυματισμοί εξόδου και οι πυκνωτές εξόδου είναι αντιστρόφως ανάλογες. Επομένως, η αύξηση των ηλεκτρικών πυκνωτών και των πυκνωτών εξόδου μπορεί να μειώσει τους κυματισμούς.
Η παραπάνω εικόνα είναι η κυματομορφή ρεύματος στο πηνίο τροφοδοσίας μεταγωγής L. Το ρεύμα κυματισμού △ i μπορεί να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο:
Μπορεί να φανεί ότι η αύξηση της τιμής L ή η αύξηση της συχνότητας μεταγωγής μπορεί να μειώσει τις διακυμάνσεις του ρεύματος στην αυτεπαγωγή.
Ομοίως, η σχέση μεταξύ κυματισμών εξόδου και πυκνωτών εξόδου: VRIPPLE = IMAX/(CO × F). Μπορεί να φανεί ότι η αύξηση της τιμής του πυκνωτή εξόδου μπορεί να μειώσει τον κυματισμό.
Η συνήθης μέθοδος είναι η χρήση ηλεκτρολυτικών πυκνωτών αλουμινίου για την χωρητικότητα εξόδου για να επιτευχθεί ο σκοπός της μεγάλης χωρητικότητας. Ωστόσο, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές δεν είναι πολύ αποτελεσματικοί στην καταστολή του θορύβου υψηλής συχνότητας και το ESR είναι σχετικά μεγάλο, επομένως θα συνδέσει έναν κεραμικό πυκνωτή δίπλα του για να καλύψει την έλλειψη ηλεκτρολυτικών πυκνωτών αλουμινίου.
Ταυτόχρονα, όταν λειτουργεί το τροφοδοτικό, η τάση VIN του ακροδέκτη εισόδου παραμένει αμετάβλητη, αλλά το ρεύμα αλλάζει με το διακόπτη. Αυτή τη στιγμή, το τροφοδοτικό εισόδου δεν παρέχει πηγάδι ρεύματος, συνήθως κοντά στον ακροδέκτη εισόδου ρεύματος (λαμβάνοντας παράδειγμα τον τύπο buck, είναι κοντά στο Switch) και συνδέει την χωρητικότητα για να παρέχει ρεύμα.
Μετά την εφαρμογή αυτού του αντιμέτρου, το τροφοδοτικό του διακόπτη Buck φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:
Η παραπάνω προσέγγιση περιορίζεται στη μείωση των κυματισμών. Λόγω του ορίου όγκου, η αυτεπαγωγή δεν θα είναι πολύ μεγάλη. ο πυκνωτής εξόδου αυξάνεται σε κάποιο βαθμό και δεν υπάρχει εμφανής επίδραση στη μείωση των κυματισμών. η αύξηση της συχνότητας μεταγωγής θα αυξήσει την απώλεια διακόπτη. Όταν λοιπόν οι απαιτήσεις είναι αυστηρές, αυτή η μέθοδος δεν είναι πολύ καλή.
Για τις αρχές της τροφοδοσίας μεταγωγής, μπορείτε να ανατρέξετε σε διάφορους τύπους εγχειριδίων σχεδιασμού ισχύος μεταγωγής.
2. Το φιλτράρισμα δύο επιπέδων είναι η προσθήκη φίλτρων LC πρώτου επιπέδου
Η ανασταλτική επίδραση του φίλτρου LC στον κυματισμό του θορύβου είναι σχετικά προφανής. Ανάλογα με τη συχνότητα κυματισμού που πρέπει να αφαιρεθεί, επιλέξτε τον κατάλληλο πυκνωτή επαγωγέα για να σχηματίσετε το κύκλωμα φίλτρου. Γενικά, μπορεί να μειώσει καλά τους κυματισμούς. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να λάβετε υπόψη το σημείο δειγματοληψίας της τάσης ανάδρασης. (Όπως φαίνεται παρακάτω)
Το σημείο δειγματοληψίας επιλέγεται πριν από το φίλτρο LC (PA) και η τάση εξόδου θα μειωθεί. Επειδή κάθε αυτεπαγωγή έχει αντίσταση συνεχούς ρεύματος, όταν υπάρχει έξοδος ρεύματος, θα υπάρχει πτώση τάσης στην αυτεπαγωγή, με αποτέλεσμα τη μείωση της τάσης εξόδου του τροφοδοτικού. Και αυτή η πτώση τάσης αλλάζει με το ρεύμα εξόδου.
Το σημείο δειγματοληψίας επιλέγεται μετά το φίλτρο LC (PB), ώστε η τάση εξόδου να είναι η τάση που θέλουμε. Ωστόσο, μια αυτεπαγωγή και ένας πυκνωτής εισάγονται μέσα στο σύστημα ισχύος, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει αστάθεια του συστήματος.
3. Μετά την έξοδο του τροφοδοτικού μεταγωγής, συνδέστε το φιλτράρισμα LDO
Αυτός είναι ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για τη μείωση των κυματισμών και του θορύβου. Η τάση εξόδου είναι σταθερή και δεν χρειάζεται να αλλάξει το αρχικό σύστημα ανάδρασης, αλλά είναι επίσης η πιο οικονομική και η υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας.
Κάθε LDO έχει έναν δείκτη: αναλογία καταστολής θορύβου. Είναι μια καμπύλη συχνότητας-DB, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα είναι η καμπύλη του LT3024 LT3024.
Μετά το LDO, ο κυματισμός μεταγωγής είναι γενικά κάτω από 10 mV. Το παρακάτω σχήμα είναι η σύγκριση των κυματισμών πριν και μετά το LDO:
Σε σύγκριση με την καμπύλη του παραπάνω σχήματος και την κυματομορφή στα αριστερά, μπορεί να φανεί ότι η ανασταλτική επίδραση του LDO είναι πολύ καλή για τους κυματισμούς μεταγωγής εκατοντάδων KHz. Αλλά σε ένα εύρος υψηλής συχνότητας, το αποτέλεσμα του LDO δεν είναι τόσο ιδανικό.
Μειώστε τους κυματισμούς. Η καλωδίωση PCB του τροφοδοτικού μεταγωγής είναι επίσης κρίσιμη. Για θόρυβο υψηλής συχνότητας, λόγω της μεγάλης συχνότητας υψηλής συχνότητας, αν και το φιλτράρισμα μετά το στάδιο έχει ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα, το αποτέλεσμα δεν είναι εμφανές. Υπάρχουν ειδικές μελέτες για αυτό. Η απλή προσέγγιση είναι να είναι στη δίοδο και στην χωρητικότητα C ή RC, ή να συνδέσετε την αυτεπαγωγή σε σειρά.
Το παραπάνω σχήμα είναι ένα ισοδύναμο κύκλωμα της πραγματικής διόδου. Όταν η δίοδος είναι υψηλής ταχύτητας, πρέπει να λαμβάνονται υπόψη παρασιτικές παράμετροι. Κατά τη διάρκεια της αντίστροφης ανάκτησης της διόδου, η ισοδύναμη επαγωγή και η ισοδύναμη χωρητικότητα έγιναν ταλαντωτής RC, δημιουργώντας ταλάντωση υψηλής συχνότητας. Προκειμένου να καταστείλει αυτή η ταλάντωση υψηλής συχνότητας, είναι απαραίτητο να συνδέσετε ένα δίκτυο buffer χωρητικότητας C ή RC και στα δύο άκρα της διόδου. Η αντίσταση είναι γενικά 10Ω-100 ω και η χωρητικότητα είναι 4,7PF-2,2NF.
Η χωρητικότητα C ή RC στη δίοδο C ή RC μπορεί να προσδιοριστεί με επαναλαμβανόμενες δοκιμές. Αν δεν επιλεγεί σωστά, θα προκαλέσει πιο έντονη ταλάντωση.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-08-2023
